公路養護管理與計算機信息技術

李占鋒

(河北省石安高速公路管理處)

科學技術發展到今天,已經有很多日新月異的高新技術運用到公路工程養護管理當中,計算機信息技術是公路養護管理中不可缺少的組成部分。所謂計算機信息技術,主要指以電子計算機和電子通訊技術為代表的現代信息處理技術,主要內容包括信息的收集、存儲、創造、分析、管理、交換等。公路養護管理可以通過充分運用相應的信息處理技術極大提高運作效率和管理能力,進而提高公路行業的經濟效益、社會效益和競爭能力。現就以計算機技術為代表的現代信息技術在公路養護管理工作中的應用現狀及發展趨勢進行簡要的介紹。

1 數據庫技術

數據庫是以一定的組織方式存儲在一起的數據的集合,它能以最佳方式、最小數據重復為多種用戶(或應用程序)服務,數據的存儲方式獨立于其他的應用程序。數據庫管理系統是管理和維護數據庫的軟件,主要功能是維護數據庫系統的正常活動,接受并回答用戶提出的訪問數據和各種應用請求。典型的數據庫管理系統為用戶提供了存取數據、報表生成和數據分析能力。數據庫和數據庫管理系統組成了具有高度組織、可存取大量數據的數據庫系統。公路工程在空間上的開放性使得養護管理所涉及的數據量龐大,因此使用數據庫系統對其進行管理就顯得更為迫切。

經過科研和公路養護管理人員多年的不懈努力,我國公路養護管理方面的信息系統的研究和應用工作,取得了較大的成效,出現了許多比較成功的應用軟件。最典型的應用是交通部主持研制的路面管理系統,一些省市已經在此基礎上著手建立了自己的公路管理信息系統和公路數據庫。新近研制的公路管理信息系統一般都選用關系數據庫管理系統和一種地理信息系統為軟件開發工具。這些系統大多都包含數據應用和圖形處理等子系統,利用復雜數據模型、動態分析等新技術,通過公路屬性數據與圖形有機的結合,實現了圖形、圖象和數據的綜合分析和處理,可實現公路沿線定位與地理定位的轉換,可在地圖上對公路有關靜態和動態變化的信息進行查詢、統計和分析,可根據需要及時快速地繪制全部或局部不同比例尺的公路網絡圖和統計圖。通過這些系統的應用,革新了公路養護管理工作的方式,提高了工作效率、對數據分析處理問題的能力,創造了客觀的經濟和社會效益。

路面管理信息系統的發展趨勢,(1)與GIS技術相結合。(2)從數據庫向數據倉庫方面發展,利用數據刀片、信息發掘等技術從數據倉庫中得到公路養護管理諸多因素間比較隱蔽的聯系,以指導工程實際。(3)與面向對象技術結合,提高了數據和軟件系統的重復利用率,實現了系統的構件式開發。(4)多媒體技術的深入應用,可以處理文字、表格、圖形、圖象、聲音、視頻等豐富多彩的信息形式。

2 圖形處理技術

計算機圖形處理技術主要研究使用計算機生成圖形和圖象的技術,它在公路養護管理方面的應用主要集中在信息系統領域,最具代表性的技術當是可視化技術和GIS(地理信息系統)技術。

可視化技術,主要指科學計算可視化技術,是 20世紀80年代末提出并發展起來的一種嶄新的信息處理技術。它將科學計算及工程設計或測量產生的大規模數據轉換成計算機圖形、圖象信息,進行靜態或動態顯示,以便直觀、及時、正確地理解和把握這些抽象數據所反應的內容及其所蘊涵的規律和結果。在公路的養護管理中,可視化技術可用于處理路面的檢測數據。目前,可視化技術的主要研究方向是三維數據場的顯示研究,這一技術對路面和橋梁的結構性能研究更具實際意義。可視化技術在公路建筑與養護管理方面的應用才剛剛起步,有待進一步的研究。

GIS(GeographicalInformationSystem)技術亦即地理信息系統,是以計算機為手段,對現實世界的各類空間數據及描述這些空間數據的屬性,以一定的格式輸入、存儲、檢索、顯示和綜合分析的技術系統。近幾年來,地理信息系統在公路養護管理中開始得到應用,已開發出一些比較成功的公路地理信息系統。這些項目一般都針對公路養護管理的特點,根據公路養護對信息處理的實際需要和公路養護管理的地方特點,綜合運用了地理信息系統和現代數據庫技術。公路養護管理地理信息系統的開發是公路管理的基礎性工作,它對于實現我國公路信息的統一管理與綜合應用、推動公路行業的信息化進程具有重大作用,為公路養護管理和評價提供了科學化的現代信息技術手段。

在公路的養護管理中,地理信息系統一般與路面養護管理信息系統或路面質量評價系統一起應用。將公路的各項要素與地理要素的空間屬性聯系起來,既可以從地圖上的路段、橋梁、涵洞等地理要素查詢得到相應對象的數字、文檔、圖形、圖象及視頻、音頻信息,也可以由路段編號、橋梁編號等標識信息查詢得到其空間方面的信息。對于公路養護管理中的檢測結果及調查得到的路面病害等動態信息,可運用可視化技術將數量龐大的數據擬合到地理要素上,得到直觀的復合地圖,一目了然地了解道路或橋梁的質量,為技術和管理人員制定養護管理方案提供全面的參考。對非業務型的領導人員來說,這一點尤其必要。

3 網絡技術

Internet的迅猛發展,給各行各業都提出了挑戰,也提供了發展的契機。公路行業,作為一個開放型、基礎性行業,其利用計算機網絡技術的潛力是巨大的。可以說,Internet是建立在高度靈活的通信技術之上的全球數字化信息庫,它提供了用以創建、瀏覽、訪問、搜索、閱讀和交流信息的多種服務,諸如電子郵件、WWW瀏覽、新聞討論組、電子布告板、FTP服務等,都已得到廣泛的應用。利用計算機網絡的主要目的是實現信息資源的共享和跨地域的信息交流,它也是辦公自動化的基礎。全球公路交通技術交流網(WorldInterchangNetwork)是國際路協于1994年為了各個國家能夠共享全球公路交通的技術合作與交流而倡導組建的。它為各國尤其是發展中國家和經濟轉軌國家的公路專家進行信息交流提供了一種嶄新的交流體系。全球公路交通技術交流網中國網是全球公路技術交流網的子網,面向中國公路交通行業,為全國公路管理、設計、科研等部門和單位及有關大專院校提供一個與世界各國交流與合作的渠道和窗口,以促進我國公路交通國際技術交流與合作的系統化和規范化。交通部和大多數省市的交通廳近期都已著手建立自己的WWW主頁,部分交通廳還建立了網上交通數據庫,可對外提供交通資料檢索服務。

總的來看,在公路行業全面應用網絡技術,尤其在利用Internet資源方面,大家已達成共識,并已著手付諸實際。但應用的廣度與深度都還不夠,網上的公路方面的資料與國外相比,還比較匱乏,信息更新的頻率也比較低。因此,需要加大投入,加大應用的力度。應考慮充分利用交通部門各科研機構和大專院校的技術力量,分專題組建若干大型的網上公路數據庫,組織專職技術人員組織信息資源,及時刷新信息頁面。組建交通各主要部門的Intranet,并以此為基礎,實現這些部門的辦公自動化。

4 計算機輔助評價

公路當前的技術狀況是制訂公路的養護管理對策和分配公路養護經費的主要依據,公路的當前技術狀況如何,必須通過檢測與調查得到數據,并對這些數據進行分析與評價而得到。每年通過對路面的普查與使用現代化儀器檢測得到的數據量是相當龐大的。對海量的數據進行處理,這正是計算機的長處。因此,要對路面的技術狀況進行科學、客觀的評價,就必須使用計算機。特別是現代化的檢測儀器一般都提供與計算機的接口,可直接將檢測結果數據輸入計算機,然后由計算機直接使用公路技術狀況輔助評價系統進行處理,最后以報表、圖形的形式得到評價結果,并提出參考性的養護方案,包括大、中、小修計劃等。原始數據及結果都存入計算機的數據庫中,以進行比較分析與統計之用。目前的公路技術狀況輔助評價系統大多都做為一個模塊與路面信息管理系統集成在一起,通過建立與修改評價模型與參數來控制評價的方法。公路技術狀況輔助評價系統其實質應該是一個獨立的專家系統(ExpertSystem)。該系統應具有大量的路面質量評價方面的專業知識與經驗,能根據這些知識和經驗進行推理和判斷,模擬人類專家的評價過程。其組成一般應包括路面質量評價知識庫、公路信息綜合數據庫、推理機、解釋器與其他數據庫的接口等模塊。

5 結 語

目前,雖然公路養護管理通過多年的管理實踐,已經培養了一大批業務素質和專業水平較強的技術和管理人才,計算機信息技術已經在公路養護管理工作中得到普及和應用。今后,高速公路管理部門應進一步培養大量的公路專業與計算機專業的復合型人才,挖掘他們獨有的技術潛力,使之能夠為我國公路工程養護管理服務,快速提高我國公路養護管理的科學水平。

[1] 曾勝男等.基于GIS的高速公路路面養護決策支持系統[J].交通與計算機,2005,(5).

[2] 黃齊盛.計算機技術在高速公路建設與管理中的應用和發展(理工版)[J].昆明理工大學學報,2005,(10).